Kādi ir iemesli, kas liek silikona gumijai būt lieliski noturīgai pret augstām un zemām temperatūrām?

Silikonā cauciņa izcilās augstās un zemas temperatūras atsparības iemesli

Silikonā cauciņš (Silicone Rubber) ir polimēru materiāls, kas galvenokārt sastāv no silikona (Si-O-Si) saitiem. Tas parāda izcilu atsparību gan augstām, gan zemām temperatūrām, uzturot elastību ļoti zemās temperatūras apstākļos un ilgstošu izturību pret augstām temperatūrām bez būtiskas novecošanas vai veiktspējas samazināšanās. Zemāk minēti galvenie iemesli silikonā cauciņa izcilajai augstās un zemas temperatūras atsparībai:

1. Unikāla molekulārā struktūra

• Silikona saitu (Si-O) stabilitāte: Silikonā cauciņa pamatstruktūra sastāv no mainīgajiem silikona (Si) un skābekļa (O) atomiem, veidojot silikona (Si-O-Si) saitus. Šie saiti ir ļoti augsts saites enerģijas līmenis (aptuveni 450 kJ/mol), daudz augstāks nekā ogļskābā (C-C) saite (aptuveni 348 kJ/mol). Tas padara silikona saitus ļoti atsparīgus pret salaušanos augstās temperatūras apstākļos, iegulstot silikonā cauciņam izcilo termisko stabilitāti.

• Lielais saites leņķis: Silikona saitu leņķis ir relatīvi liels (aptuveni 140°), kas nodrošina molekulārajai virzienam lielu elastību. Šis lielais saites leņķis nepiedāvā molekulārajām virzienām nomazgāties zemās temperatūras apstākļos, ļaujot silikonā cauciņam uzturēt savu elastību un griezumu pat ļoti aukstās apstākļos.

• Zema stikla pārejas temperatūra (Tg): Silikonā cauciņa stikla pārejas temperatūra (Tg) parasti ir aptuveni -120°C, daudz zemāka nekā daudzu organisku cauciņu (piemēram, nitrilcauciņa vai neoprena) gadījumā. Tas nozīmē, ka silikonā cauciņš paliek mīksts un elastīgs ļoti zemās temperatūras apstākļos, izvairoties no spraugošanās.

2. Vāji Van der Vaala spēki

• Vāji starpmolekulāri mijiedarbības: Starp silikonā cauciņa molekulām pastāv relatīvi vāji Van der Vaala spēki, ļaujot molekulārajām virzienām brīvi kustēties. Pat zemās temperatūras apstākļos molekulārās virzienas nemazgojas, tāpēc saglabājot labu elastību.

• Zema koheziju enerģijas blīvums: Tā kā starpmolekulārie spēki ir vāji, silikonā cauciņam ir zems koheziju enerģijas blīvums, kas to novērš no salaudēšanos vai izsilināšanos augstās temperatūras apstākļos, saglabājot tā mehāniskās īpašības.

3. Izcilā oksidācijas atsparība

• Augsta ķīmiskā stabilitāte: Silikona saiti silikonā cauciņā ir ļoti atsparīgi pret oksidāciju ar skābekli un ozonu, padarot tos mazāk tendenciozus pret ķīmisko degradāciju. Savukārt ogļskābās saiti ir vairāk tendenciozas pret oksidāciju augstās temperatūras apstākļos, izraisot materiālu novecošanos un veiktspējas samazināšanos. Silikonā cauciņa izcilā oksidācijas atsparība ļauj tam izturēt ilgstošu izmantošanu augstās temperatūras apstākļos bez būtiskas degradācijas.

• Ultravioleta (UV) un ozona atsparība: Silikonā cauciņs parāda izcilu atsparību pret ultravioleta (UV) gaismu un ozonu, novēršot degradāciju vai spraugošanos, kad tiek izpostīts ārējās apstākļos ilgu laiku.

4. Zema termiskā izplešanās koeficients

Maza termiskā izplešanās: Silikonā cauciņam ir zems termiskās izplešanās koeficients, aptuveni pusē no konventionālajiem organiskajiem cauciņiem. Tas nozīmē, ka silikonā cauciņam notiek minimālas dimensijas izmaiņas, kad tiek izpostīts temperatūras maiņas apstākļos, samazinot strādzes un deformācijas, ko rada termiskā izplešanās un saukšanās. Tas papildus uzlabo tā stabilitāti un uzticamību ļoti aukstās un karstās temperatūras apstākļos.

5. Ķīmiskā korozijas atsparība

Plaša ķīmiskā stabilitāte: Silikonā cauciņš ir ļoti atsparīgs pret plašu ķīmisko vielu klāstu, tostarp šķīdumiem, bāzēm un šķīdumiem, īpaši augstās temperatūras apstākļos. Tas padara to piemērotu rūpnieciskiem pielietojumiem, kur tas jāiztur pret smagiem ķīmiskiem apstākļiem, saglabājot savas fiziskās un mehāniskās īpašības.

6. Izcilas elektriskās izolācijas īpašības

Augsts dielektriskais stiprums: Silikonā cauciņš parāda izcilas elektriskās izolācijas īpašības, uzturot stabila dielektrisko stiprumu pat augstās un zemās temperatūras apstākļos. Tas padara to plaši izmantotu enerģētikas un elektronikas nozarēs, īpaši pie lietojumiem, kas prasa gan temperatūras atsparību, gan elektrisku izolāciju.

Pielietojuma jomas

Tā kā šīs izcilās īpašības, silikonā cauciņš tiek plaši izmantots šādos jomās:

• Aerokosmosa: Lai ražotu segumus, gumeņus un kabeļu mantas, kas jādarbojas droši ļoti aukstās un karstās temperatūras apstākļos.

• Automobiļu rūpniecība: Lai ražotu segumus, vadi un dārzeņu aizsardzību dzinēju kompartimentā, kur tas jāiztur pret augstām un zemām temperatūrām, ko ģenerē dzinējs.

• Elektronika: Lai ražotu izolējošas materiālus, segumus un termiskus podus, kas jāuztver elektroizolācijas un mehāniskās veiktspējas dažādās temperatūras apstākļos.

• Būvniecība: Lai ražotu segumus un hidroizolācijas materiālus, kas var tikt izmantoti ārpusā ilgu laiku, izturējot klimata maiņas.

Kopsavilkums

Silikonā cauciņa izcilā augstās un zemas temperatūras atsparība galvenokārt ir saistīta ar tā unikālo molekulāro struktūru, vājiem starpmolekulāriem spēkiem, izcilu oksidācijas atsparību un zemu termiskās izplešanās koeficientu. Šīs īpašības ļauj silikonā cauciņam uzturēt izcilas mehāniskās veiktspējas, elastību un griezumu plašā temperatūras diapazonā, padarot to piemērotu dažādiem prasīgiem darbības apstākļiem.